来源：桥梁杂志
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1937年5月27日，美国旧金山金门大桥建成，20万民众漫步桥上庆祝；5月28日，美国罗斯福总统在华盛顿按下电钮，第一队汽车正式从桥上徐徐通过。至今，大桥已安全运行了整整80个春秋。值此庆祝金门大桥建成通车80周年之际，谨刊登此文以表达对所有当年参与建设金门大桥的工程技术人员、建造者以及管理者们，特别是对大桥的实际设计者（Designing Engineer）查尔斯·阿尔顿·埃利斯（Charles AltonEllis）教授的崇高敬意！
金门大桥是20世纪最伟大的桥梁工程和现代世界七大奇迹之一。金门大桥的建设，约瑟夫·施特劳斯和查尔斯·阿尔顿·埃利斯缺一不可。如果没有施特劳斯高瞻远瞩的极力游说和推动，就不会有金门大桥的建设立项。
作为金门大桥第一任总工程师，施特劳斯领导了大桥的设计和建设，奉献了17年的职业生涯，无愧为金门大桥的第一功臣。但是如果没有埃利斯的工程研究理论和大桥设计技术，施特劳斯工程公司就不会设计出如此雄伟壮丽屹立至今的金门大桥。埃利斯是金门大桥的实际设计者。其功绩终能在大桥建成70年之后得到公认，使金门大桥建设史正本清源，实属幸事。他们之间的十年精诚合作，创造了人类史的光辉结晶。他们的分道扬镳，导致了埃利斯的贡献被历史遗忘达70年之久。历史长河，大浪淘沙；深埋金子，终发光华。
金门大桥位于美国加州旧金山市区以北的美国101号公路和加州1号公路 （US Highway 101 and CaliforniaHighway 1）上。大桥横跨旧金山海湾通向太平洋门户的金门海峡，是连接旧金山市和马连县（Marin County）的交通纽带,也是旅游胜地旧金山市的最著名地标之一。大桥总长2737.4米，桥宽27.4米，是一座双向6车道加两侧人行道的公路桥。金门大桥主桥是一座悬索桥，桥面荷载通过加劲桁架传递到由吊索和主缆组成的悬挂系统，再由悬挂系统传递到桥塔和锚碇系统，最后由桥塔和锚碇系统传递到基础。其主跨为1280.2 米， 边跨为342.9米，悬索桥三跨总长1996.0米，涨潮时通航高度为67.1米，桥塔塔顶高出海平面227.4 米。
金门大桥是人类桥梁史上的一座丰碑。从1937年到1964年，金门大桥以主跨1280.2 米的长度一直雄踞世界跨度最长桥梁之首。 1994年，为纪念20世纪最伟大的土木工程成就，美国土木工程师协会(简称ASCE)选定金门大桥为现代世界七大奇迹之一。
金门大桥是桥梁工程师的一件伟大艺术杰作。大桥的雄姿（图2-3）为世人拍摄绘画无以数计，被公认为是世界上曝光率最高的桥梁。
历经波折的建造史
早在1869年，就有人提出建设大桥的想法，但是直到1919年才正式开始对大桥进行可行性研究。从1921年6月28日约瑟夫·施特劳斯（JosephStrauss）向旧金山市提交造价为1700万美元的对称悬臂-悬索混合桥方案至1928年，施特劳斯执着地游说当地政府和民众关于建金门大桥的理念。
1928年12月8日，依据加州议会法案，由以旧金山湾区6个县为会员组成的金门大桥和公路局（Golden Gate BridgeandHighway District，简称GGBHD）正式成立，主管大桥的融资、设计、建造和运行。
1929年8月15日GGBHD董事会聘任约瑟夫·施特劳斯为金门大桥总工程师。1930年8月GGBHD 董事会审核并接受了芝加哥施特劳斯工程公司（StraussEngineering Corporationof Chicago）提交的金门大桥初步设计方案。1930年11月4日六县选民投票通过发行大桥建设公债。1930年11月至1931年5月，施特劳斯工程公司完成了施工图设计和施工规范。
1931年7月8日收到总施工投标3500万美元。1933年1月5日大桥正式破土动工。1937年5月27日大桥建成通车。金门大桥的总造价2384万美元，约合今天的4.05亿美元。金门大桥的建设全部依靠发行公债，没有得到联邦和州政府的资助。1971年GGBHD用过桥费收入已全部还清了公债本金3500万美元和利息3900万美元。
1969年11月10日，GGBHD增加管理大桥通道内的轮渡和公交的项目，更名为金门大桥公路和交通局（GoldenGate Bridge， Highway andTransportation District，简称GGBHTD）。2016年，3800万辆机动车通过大桥，900万乘客乘用轮渡和公交。
野蛮施工时代的终结
1930年11月至1931年5月，芝加哥施特劳斯工程公司完成了金门大桥的施工图设计。大桥设计活荷载为: 加劲桁架和主缆索5953kg/m；桥面板和横梁22.7吨（HS-25US吨）卡车。风荷载为: 1.44 kPa (30psf)。地震荷载为：7.5%G (7.5%自重)。温度范围为:-1.11oC-44.3oC (30oF 110oF)。在1931年出版的美国州级公路官员联合会（American Association of State Highway Officials,简称AASHO）《公路桥梁和附属结构标准规范》第一版（AASHO 1931）中，设计活荷载为HS-20US吨卡车，但没有地震荷载的条款。金门大桥是当时最早使用碳钢和高强度硅钢的工程之一。碳钢和硅钢的屈服强度分别为282.7MPa (41ksi)和 365.4 MPa（53ksi）。
桥梁结构工程师们深知，金门大桥的结构分析需要求解上百甚至上千个联立方程，即便在现在，虽然使用电子计算机求解联立方程只需分秒，但在建立力学模型过程中仍耗时费力。可是80多年前，这些方程的求解只能靠手工完成，工作量之大难以想象。
金门大桥1933 年1月5日正式破土动工，历经4年半，于1937年5月27日大桥建成通车。金门海峡风大雾浓，海流湍急，高达227.4米的桥塔施工面临极大挑战。需要特别指出的是，施工中，金门大桥总工程师施特劳斯实施了被认为是桥梁建设史上最严格的安全施工条例——
1. 佩戴安全带
2. 戴矿工安全头盔
3. 戴特制口罩–防止热铆钉碰撞铅漆引起的铅污染
4. 戴墨镜-防止海水阳光反射引起的“失雪”
5. 用特制手油和面霜——防止风吹伤害
6. 仔细调配饮食——预防高空作业眩晕
7. 饮用特制果汁——治愈宿醉
8. 在桥南炮台区建立工地医院
9. 在加劲桁架下设置向外延伸3.05米（10英尺）的
5.2厘米（6英寸）方形网格马尼拉绳索（直径9.5毫米，3/8英寸）安全网，给工人以安全感并挽救坠落工人的生命。虽然安全网拯救了19名坠落工人，仍有11位工人在临近完工阶段坠落丧生。
金门大桥的施工结束了桥梁野蛮施工的年代，开创了桥梁安全文明施工的新纪元。
运行、养护维修和抗震加固
金门大桥公路和交通局GGBHT现在下设三个处：大桥处，轮渡处和公交处。大桥处有包括工程师、钢铁工、电焊工、油漆工等近200名职工担负着大桥检测、养护维修和运行。
大桥1937年通车时实行双向收费，单向0 . 5 美元；1937-1938财政年度（7月1日至6月30日）平均车辆日流量9073；总收入159.5万美元。从1968年10月19日开始，只在南桥头收费0.5美元；1968-1969财政年度，平均车辆日流量85622，总收入658.3万美元；3人以上的拼车在高峰期间有优惠。2000年7月13日正式实行电子收费。2014-2015财政年度，平均车辆日流量110060辆次，总收入12950万美元；2017年7月3日开始，每辆车收费将增加0.25美元。80年来，车流量增加了11倍，按相对值计算，过桥费收入才增加了3.87倍。
装设在桥上的动态检测传感器，监测大桥对风、地震、车流负重与温度变化的反应。自大桥通车以来，最重要的养护维修项目是涂漆，更换桥面板，抗震加固，装备可移动中间护栏，安装不锈钢预防自杀网。
涂漆主要目的是保护桥梁钢构件免受腐蚀和海盐锈蚀。80年来，大桥总共涂了三次“国际橙”油漆，现在依然光彩照人。1937年用的是铅基漆。1965年是无机硅酸锌底漆和丙烯酸面漆。20世纪80年代，涂的是水基无机锌底漆和丙烯酸面漆。现在，每年都对全桥进行一次例行补漆（touch-ups）。
经过近50年的运行，金门大桥18.8厘米（7英寸）厚的钢筋混凝土桥面板开裂严重并导致钢筋严重腐蚀。经过401个晚上的施工，1985年8月15日，完成了用现代正交异性钢桥面板更换747段开裂的钢筋混凝土桥面板，使桥面板的自重减少了30%，上部结构自重减少了8616吨，极大地降低了地震荷载，增加了大桥的抗震能力。由于恒载应力的减少，同时也明显地增加了主缆、吊索和钢构件的使用寿命。更换桥面板总造价6810万美元。正交异性钢桥面板自重轻，刚度大，强度高，已广泛地应用在大跨度桥梁中。
1989年10月17日，旧金山南部近100公里的Loma Perita发生了里氏6.9级地震，刚经过置换桥面板的金门大桥巍然屹立，毫发无损。但为了使大桥能够抵抗相当于1906年旧金山里氏8.3级的大地震，从1990年开始，对大桥进行抗震加固评估与设计和施工。最后一期加固工程计划于2021年完工。三期工程总造价6.45亿美元。这是自大桥施工以来最大的建设项目。
金门大桥抗震加固示意图（GGBHTD官网）
2015年1月10～12日，装备了可移动中间护栏，造价3000万美元，使高峰期的单向交通量增加了30%。
2017年4月14日动工，在大桥人行道下方6米处安装6米宽的不锈钢预防自杀网，造价2.11亿美元，计划2021年完工。据不完全统计，自大桥通车近80年来， 约有1600人从桥上跳海自杀身亡。但愿预防自杀网的安装能够给企图自杀者以警醒，并得以挽救其生命。
约瑟夫·施特劳斯铜像
和金门大桥功德匾
80年来，金门大桥在GGBHTD的精心维护保养下，依然容光焕发地向人们展示着迷人的风采。耸立在桥头的金门大桥第一任总工程师约瑟夫·施特劳斯铜像和镶嵌在南桥塔的刻有当年金门大桥的管理者、工程技术人员和建造者的功德匾，受到来访者的关注和敬仰。
约瑟夫·施特劳斯1870年出生于美国俄亥俄州辛辛那提一个著名犹太裔艺术之家。1892年毕业于辛辛那提大学。大学期间，施特劳斯就以其出色的领导才能，成功竞选了学生会会长。他的有关在白令海峡建造国际铁路的宏伟建议论文，注定了他将献身于桥梁事业。
金门大桥的实际设计
作为一位桥梁工程师，我深感有必要为大家介绍一下为金门大桥的建设作出重要贡献的无名英雄。他就是大桥功德匾上被独漏的，世人大多都不知道的金门大桥的实际设计者查尔斯·阿尔顿·埃利斯(Charles AltonEllis)。
一直以来（至2007年），人们一般都将金门大桥的设计归功于约瑟夫·施特劳斯。但证据显示，芝加哥施特劳斯工程公司副总裁（Vice President）查尔斯·阿尔顿·埃利斯是1929年至1931年间真正的金门大桥的设计工程师。
从1929年8月至1930年2月，埃利斯在施特劳斯授权下完成了金门大桥地基基础勘探规范并在现场监理勘探。1930年3月至8月，埃利斯完成了金门大桥的初步设计图纸，这期间得到了Leon S. Moisseiff，O.H. Amman和Charles Derleth三位咨询工程师的审核帮助。8月，金门大桥和公路局董事会审核并热情地接受（enthusiastically accepted）了埃利斯的初步设计方案。9月，埃利斯在加州伯克利市召开的美国国家科学院第一届西海岸会议上发表了主旨演讲《金门大桥的设计理论》。
幸运的是，在他们分手前，埃利斯就完成了金门大桥的施工图设计。而后在施特劳斯的领导下，又把埃利斯的设计蓝图变成了现实。
从1932年至1937年，大桥的三位顾问工程师，著名桥梁大师Moisseiff，Amman和Derleth，大桥的监理工程师Russell G. Cone多次向施特劳斯交涉有关埃利斯的贡献，但是施特劳斯在1937年9月30日提交的桥梁最终报告和竣工图中，仍然删除了埃利斯的名字。
1939 年， 埃利斯的继任者P aine 在伦敦出版的《工程》（Engineering）刊物上发表了《旧金山金门大桥》长篇报告。作为埃利斯的学生和曾经的同事，Paine有机会在报告中公正地评价埃利斯的贡献，但他却选择了施特劳斯的观点，报告中没有提到埃利斯的名字。从此，金门大桥的实际设计者埃利斯就消失在金门大桥的历史记载中。
直到1987 年，作家John van der Zee, 出版了《门：金门大桥设计和施工的真实故事》一书，查尔斯·阿尔顿·埃利斯才第一次出现在公众视野里。埃利斯的另一名学生Lewis B. McCammon, Jr.（1920-2007）（普渡大学1940 年土木工程学士，1948 年硕士，1951年博士)收藏了由埃利斯签字的最原始的金门大桥设计计算书、施工图、施工规范及通讯记录。这些历史原件现存于普渡大学(Purdue University)图书馆。
2012年5月和2013年11月，美国土木工程师协会先后给金门大桥公路和交通局与普渡大学分别颁发《查尔斯·阿·埃利斯功德匾》——“值金门大桥通车75周年之际，美国土木工程师协会承认查尔斯·阿·埃利斯在金门大桥的设计工作。特颁此匾，2012年5月。”埃利斯功德匾(图17)已分别镶嵌在金门大桥南桥头游客中心和普渡大学土木工程学院(School of Civil Engineering, Purdue University)。
查尔斯·阿尔顿·埃利斯
查尔斯·阿尔顿·埃利斯（1876-1949）1876年出生于美国缅因州帕克曼(Parkman, Maine)。1900年获卫斯理大学（Wesleyan University）的数学力学学士学位。1922年获得伊利诺大学（(University of Illinois)的土木工程学位（Civil Engineering Degree）。
埃利斯也是一位教育家和学者，从事教育和科研工作23年。先后任教于密歇根大学（University of Michigan,1909 - 1912 年， 土木工程系助理教授） 、伊利诺大学(University of Illinois, 1914年，结构与桥梁工程助理教授；1915-1921年，结构与桥梁工程教授)和普渡大学（Purdue University, 1934-1946年，结构工程教授）。埃利斯著作等身，1922年出版了标准教科书《框架结构理论》，发表了许多关于桥梁设计和结构工程领域的学术论文。
1949年8月22日， 埃利斯在伊利诺州埃文斯顿（Evanston, Illinois）逝世，享年73岁。
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